СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА НЕСАНКЦИОНИРОВАННОГО ПОДКЛЮЧЕНИЯ НАГРУЗКИ К ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ Российский патент 2016 года по МПК G01R31/00 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для определения места несанкционированного подключения нагрузки к линии электрической передачи (ЛЭП).

Традиционно место несанкционированного подключения нагрузки неизвестной мощности к линии электрической передачи с распределенными параметрами определяют во время визуального осмотра всей ЛЭП. Обычно при осмотре используются транспортные средства. Предлагаемое изобретение позволит снизить затраты на определение места несанкционированно подключенной нагрузки.

Известен способ определения факта подключения нагрузки неизвестной мощности к ЛЭП при помощи измерительного моста [патент RU 2171473]. Он предполагает измерение сопротивления ЛЭП без нагрузок по всей длине при замыкании между собой двух линейных проводов в конце ЛЭП, а затем через некоторое время измерение сопротивления ЛЭП с подключенной нагрузкой неизвестной мощности. Если сопротивление нагрузки значительно превышает сопротивление ЛЭП, то делается вывод о факте подключения к ЛЭП нагрузки неизвестной мощности в неопределенном месте.

Прототипом является способ импульсной рефлектометрии [патент RU 2398244], работающий в таких устройствах, как РЕЙС-205, Nano-tronix mTDR-070, РИ-303Т, ИСКРА-3М и т.д. [1]. Его нельзя применить для измерения расстояния до границы однородности в высоковольтной ЛЭП, так как устройство не предназначено для этого (устройство предназначено для работы с кабелями связи и силовыми кабелями), а именно: когда не достигается согласование выходного сопротивления прибора с волновым сопротивлением измеряемой ЛЭП. Место расположения границ однородностей не входит в диапазон измеряемых этими устройствами величин.

Цель изобретения заключается в формировании способа определения места несанкционированного подключения нагрузки к ЛЭП [2] на основании измеренных величин активной мощности в конце ЛЭП при отключении от нее основной нагрузки и источника электроэнергии, расположенного в начале линии электропередачи и подключении корректирующего органа, являющегося источником электроэнергии, расположенным в конце линии электропередачи. Линия электрической передачи с распределенными параметрами выполнена из двух стандартных линейных проводов [3] и одного линейного провода, выполненного из сверхпроводящего материала [патенты RU 2341838, RU 2390064]. Линейный провод из сверхпроводящего материала позволяет определить мощность несанкционированно подключенной к ЛЭП нагрузки, а затем, используя специализированную программу по определению первичных и вторичных параметров ЛЭП [4], можно определить место подключения этой нагрузки к ЛЭП.

Технический результат заключается в определении места несанкционированного подключения нагрузки, мощность которой неизвестна, к однородной ЛЭП. Предлагаемый способ определения места подключения нагрузки неизвестной мощности к протяженной ЛЭП обеспечивает снижение затрат, связанных с поиском места несанкционированного подключения нагрузки. Предлагаемый способ позволит повысить оперативность определения места несанкционированного подключения нагрузки к ЛЭП.

Технический результат достигается тем, что способ определения места несанкционированного подключения нагрузки к линии электропередачи, заключающийся в том, что исходная информация о величинах активной мощности в конце однородной линии электропередачи трехпроводного исполнения, имеющей в своем составе два провода, выполненных из стандартного материала, и один провод, выполненный из сверхпроводящего материала, через устройства сопряжения поступает в процессор, отличающийся тем, что в процессор поступает информация о величинах токов, напряжений и активных мощностей, измеренных в конце однородной несимметричной линии электропередачи от двух стандартных линейных проводов и от одного линейного провода, выполненного из сверхпроводящего материала, при отключении основной нагрузки и источника электроэнергии, расположенного в начале линии электропередачи, и подключении корректирующего органа в конце линии электропередачи, в качестве которого используются трехфазные или однофазные устройства, генерирующие токи и напряжения промышленной частоты, такие как синхронные генераторы, малые или средние гидроэлектростанции, в стандартных линейных проводах токи и напряжения распределяются по всей длине линии электропередачи по нелинейным законам, величины тока, напряжения и активной мощности, измеренные в сверхпроводящем линейном проводе, позволяют прогнозировать по заданным первичным параметрам стандартных линейных проводов, величины тока, напряжения, активной мощности согласованной линии электрической передачи с нагрузкой, величина волнового сопротивления линии электрической передачи протяженностью 20 (двадцать) километров (протяженность задает оператор в специализированной программе) сравнивается с величиной обобщенного сопротивления несанкционированно подключенной нагрузки и сравнивается прогнозируемая величина напряжения в конце согласованной линии электрической передачи, протяженность которой задается величиной 20 (двадцать) километров, выполненной из стандартного провода, с величиной напряжения, измеренной в конце стандартных проводов линии электропередачи, затем, если равенства соблюдаются, определяется активная мощность, передаваемая по стандартным проводам согласованной линии электропередачи, если же равенства не соблюдаются, то определяется величина активной мощности, передаваемая по стандартным проводам несогласованной линии электропередачи, затем полученная величина активной мощности сравнивается с величиной косвенно измеренной активной мощности стандартных проводов в конце линии электропередачи, если разница активных мощностей не менее 0,05 Ватт (величину задает оператор), то протяженность линии электрической передачи увеличивается на 1 (один) километр, и алгоритм повторяется до тех пор, пока величина разницы активных мощностей не станет меньше 0,05 Ватт, последнее значение длины линии электрической передачи определяет место несанкционированного подключения нагрузки.

Сущность изобретения поясняется схемами: на фиг. 1 показан алгоритм работы линии электропередачи; на фиг. 2 представлен алгоритм работы линии электрической передачи с нагрузкой неизвестной мощности, местонахождение которой неизвестно; на фиг. 3 показан один пролет участка линии электропередачи от основной нагрузки; на фиг. 4 показан алгоритм определения расстояния до места подключения к участку линии электропередачи, нагрузки; на фиг. 5 представлен алгоритм работы процессора, определяющего расстояние до места несанкционированного подключения к линии электропередачи нагрузки.

На фигурах показаны:

1 - трансформатор (Т1), передающий электроэнергию ЛЭП напряжением 110 кВ или выше 6 (ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ);

2 - аналого-цифровой преобразователь (АЦП);

3 - процессор (П);

4 - цифроаналоговый преобразователь (ЦАП);

5 - показывающий или самопишущий прибор (РО);

6 - однородная трехфазная трехпроводная ЛЭП [2] напряжением 110 кВ или выше (ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ);

7 - устройства сопряжения , каковыми являются датчики напряжения и тока, установленные в конце двух линейных проводов ЛЭП, выполненных из стандартного материала 20 (ДВУХПРОВОДНАЯ ЛЭП);

8 - понижающий трансформатор (Т2);

9 - устройства сопряжения , каковыми являются датчики напряжения и тока, установленные в конце одного линейного провода ЛЭП, выполненного из сверхпроводящего материала 17 (ОДНОПРОВОДНАЯ ЛЭП (СВЕРХПРОВОДНИК));

10 - понижающий трансформатор (Т3) напряжением 10 кВ/0,4 кВ;

11 - полное сопротивление нагрузки для ЛЭП 6 (ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ);

12 - обобщенная или основная электрическая нагрузка (Z _HAГР.);

13 - корректирующий орган (КО), а именно трехфазные или однофазные устройства, генерирующие токи и напряжения промышленной частоты, такие как синхронные генераторы, малые или средние гидроэлектростанции;

14 - несимметричный однородный участок ЛЭП 110 кВ или выше (НЕСИММЕТРИЧНЫЙ ОДНОРОДНЫЙ УЧАСТОК ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ), входящий в состав ЛЭП напряжением 110 кВ или выше 6 (ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ) и являющийся участком ЛЭП, соединенным с трансформатором 1 (Т1), отличающийся от участка 19 (НЕСИММЕТРИЧНЫЙ ОДНОРОДНЫЙ УЧАСТОК ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ) тем, что работает в режиме передачи электроэнергии, в том числе и нагрузке 18 (Z _H.), на фиг. 2, а на фиг. 4 работает в режиме холостого хода;

15 - два линейных провода ЛЭП (ДВУХПРОВОДНАЯ ЛЭП), выполненные из стандартного проводящего материала [3] и подключенные к трансформатору 1 (Т1);

16 - один линейный провод ЛЭП (ОДНОПРОВОДНАЯ ЛЭП (СВЕРХПРОВОДНИК)), выполненный из сверхпроводящего материала;

17 - один линейный провод ЛЭП (ОДНОПРОВОДНАЯ ЛЭП (СВЕРХПРОВОДНИК)), выполненный из сверхпроводящего материала и подключенный к трансформатору 8 (Т2);

18 - величина полного сопротивления нагрузки (Z _H.), подключение которой несанкционированно и место подключения неизвестно;

19 - несимметричный однородный участок ЛЭП 110 кВ или выше (НЕСИММЕТРИЧНЫЙ ОДНОРОДНЫЙ УЧАСТОК ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ), входящий в состав ЛЭП напряжением 110 кВ или выше 6 (ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ), соединенный с трансформатором 8 (Т2), отличающийся от участка 14 (НЕСИММЕТРИЧНЫЙ ОДНОРОДНЫЙ УЧАСТОК ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ) тем, что работает в режиме передачи электроэнергии только нагрузке 11 на фиг. 2, и тем, что работает в режиме передачи электроэнергии нагрузке на фиг. 4;

20 - два линейных провода ЛЭП (ДВУХПРОВОДНАЯ ЛЭП), выполненные из стандартного проводящего материала [3] и подключенные к трансформатору 8 (Т2);

21 - опора ЛЭП напряжением 110 кВ или выше 6 (ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ);

22 - изолятор, такой как ЛК-70/220-АЧ УХЛ1;

23 - линейные провода;

24 - заземлитель;

25 - земля;

26 - действующее значение линейного тока в месте подключения нагрузки 18 (Z _H.) (фиг. 4) к линейному проводу ЛЭП 17 (ОДНОПРОВОДНАЯ ЛЭП (СВЕРХПРОВОДНИК)) из сверхпроводящего материала;

27 - действующее значение фазного напряжения (фиг. 5) в месте подключения нагрузки 18 (Z _H.) (фиг. 4) к линейному проводу ЛЭП 17 (ОДНОПРОВОДНАЯ ЛЭП (СВЕРХПРОВОДНИК)) из сверхпроводящего материала;

28 - действующее значение линейного тока , измеренное в конце одного из двух линейных проводов ЛЭП 20 (ДВУХПРОВОДНАЯ ЛЭП) из стандартного проводящего материала;

29 - действующее значение фазного напряжения , измеренное в конце одного из двух линейных проводов ЛЭП 20 (ДВУХПРОВОДНАЯ ЛЭП) из стандартного проводящего материала;

30 - коэффициент мощности (cosφ);

31 - величина активной мощности (Р₁) в конце одного из двух линейных проводов ЛЭП 20 (ДВУХПРОВОДНАЯ ЛЭП) из стандартного проводящего материала, определяемая как произведение между 28 , 29 , и 30(cosφ);

32 - произведение действующего значения тока согласованной линии электропередачи в месте, отстоящем от нагрузки 18 (Z _H.) на расстояние, заданное оператором, и коэффициентов состояния 42 (res3) и 44 (res5);

33 - величина активной мощности (Р_2.1), определяемая как произведение между 32 , 36 и 30 (cosφ) или произведение 39 и 40 и 30 (соsφ);

34 - величина разницы активных мощностей (Р₃=Р₁-Р_2.1);

35 - специализированная программа для прогнозирования величин основных характеристик электрической энергии в линии электропередачи трехпроводного исполнения (LEP3 v. 1.00) [4], которая используется в патентах на изобретения RU №2490767, RU №2488218, RU №2502176;

36 - произведение действующего значения напряжения согласованной линии электропередачи в месте, отстоящем от нагрузки 18 (Z _H.) на расстояние, заданное оператором, и коэффициентов состояния 42 (res3) и 44 (res5);

37 - первый коэффициент состояния (res1), равный единице, когда величина разницы активных мощностей 34 (Р₃=Р₁-Р_2.1) больше или равна величине 0,05 (Ватт) (задается оператором), а когда 34 (Р₃=Р₁-P_2.1) меньше 0,05 (Ватт), равный нулю;

38 - величина длины (L) участка ЛЭП напряжением 110 кВ или выше 19 (НЕСИММЕТРИЧНЫЙ ОДНОРОДНЫЙ УЧАСТОК ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ), заданная первоначально оператором в специализированной программе 35 (LEP3 v. 1.00);

39 - действующее значение тока несогласованной линии электропередачи в месте, отстоящем от нагрузки 18 (Z _H.) на расстояние, заданное оператором, помноженное на коэффициенты состояния 45 (res4) и 47 (res6);

40 - действующая величина напряжения несогласованной линии электропередачи в месте отстоящем от нагрузки 18 (Z _H.) на расстояние, заданное оператором, и помноженная на коэффициенты состояния 45 (res4) и 47 (res6);

41 - волновое сопротивление (Z _BОЛH.) одного из двух линейных проводов ЛЭП 20 (ДВУХПРОВОДНАЯ ЛЭП), выполненных из стандартного проводящего материала;

42 - третий коэффициент состояния (res3), равный единице, когда величина волнового сопротивления 41 (Z _ВОЛH.) равна величине обобщенного сопротивления нагрузки 18 (Z _H.), а когда величина 41 (Z _ВОЛН.) не равна величине 18 (Z _H.), равный нулю;

43 - действующая величина фазного напряжения согласованной линии электропередачи в месте, отстоящем от нагрузки 18 (Z _H.) на расстояние, заданное оператором;

44 - пятый коэффициент состояния (res5), равный единице, когда прогнозируемая действующая величина напряжения 43 равна величине измеренного напряжения 29 , а когда величина 43 не равна величине 29 , равный нулю;

45 - четвертый коэффициент состояния (res4), равный нулю, когда величина волнового сопротивления 41 (Z _ВОЛН.) равна величине обобщенного сопротивления нагрузки 18 (Z _H.), а когда величина 41 (Z _ВОЛН.) не равна величине 18 (Z _H.), равный единице;

46 - седьмой коэффициент состояния (res7), равный единице, когда величина четвертого коэффициента состояния 45 (res4) равна величине шестого коэффициента состояния 47 (res6), а когда величина 45 (res4) не равна величине 47 (res6), равный нулю;

47 - шестой коэффициент состояния (res6), равный нулю, когда величина прогнозируемой действующей величины напряжений 43 равна величине измеренного напряжения 29 , а когда величина 43 не равна величине 29 , равный единице;

48 - второй коэффициент состояния (res2), равный единице, когда величина длины 38 (L) больше величины 0 (нуля километров), а в случае, когда величина 38 (L) меньше или равна 0 (нулю километров), равный нулю;

49 - величина длины ЛЭП (L1=L·res2).

Суть предлагаемой разработки заключается в формировании способа определения расстояния до места несанкционированного подключения нагрузки к ЛЭП.

В рассматриваемой однородной линии электрической передачи трехфазного трехпроводного исполнения ток и напряжение промышленной частоты по линейным проводам, изготовленным из стандартного проводящего материала, распределяются по нелинейным законам [3].

На фиг. 1 показан алгоритм работы линии электропередачи на примере патента RU 2490767. Здесь в качестве объекта, где необходимо определить место подключения нагрузки неизвестной мощности, рассматривается ЛЭП 6 (ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ). Здесь используется следующее электротехническое оборудование: трансформатор 1 (Т1) - трансформатор, снабжающий электроэнергией ЛЭП напряжением 110 кВ или выше 6 (ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ); трансформаторы 8 (Т2) и 10 (Т3) - две различные группы понижающих трансформаторов, отличающиеся друг от друга техническими характеристиками, участвующие в передаче электроэнергии электрической нагрузке 12 (Z _НАГР.). Блоки 8 (Т2), 10 (Т3) и 12 (Z _НАГР.) образуют общий блок, полное сопротивление которого определяется величиной 11 .

Однородная трехфазная трехпроводная ЛЭП [2] напряжением 110 кВ или выше 6 (ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ) (фиг. 1, 2, 4) включает в свой состав несимметричный однородный участок ЛЭП 110 кВ или выше 14 (НЕСИММЕТРИЧНЫЙ ОДНОРОДНЫЙ УЧАСТОК ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ) (фиг. 2, 4), соединенный с трансформатором 1 (Т1) (фиг. 2) и отличающийся от несимметричного однородного участка ЛЭП 110 кВ или выше 19 (НЕСИММЕТРИЧНЫЙ ОДНОРОДНЫЙ УЧАСТОК ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ) тем, что работает в режиме передачи электроэнергии, в том числе и нагрузке 18 (Z _H.), а на фиг. 4 работает в режиме холостого хода. Несимметричный однородный участок ЛЭП 110 кВ или выше 14 (НЕСИММЕТРИЧНЫЙ ОДНОРОДНЫЙ УЧАСТОК ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ) (фиг. 2, 4) включает в свой состав два линейных провода ЛЭП 15 (ДВУХПРОВОДНАЯ ЛЭП), выполненных из стандартного проводящего материала [3], и один линейный провод ЛЭП 16 (ОДНОПРОВОДНАЯ ЛЭП (СВЕРХПРОВОДНИК)), выполненный из сверхпроводящего материала, такого, как указано в патентах RU 2341838 и RU 2390064.

Однородная трехфазная трехпроводная ЛЭП [2] напряжением 110 кВ или выше 6 (ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ) (фиг. 1, 2, 4) включает в свой состав несимметричный однородный участок ЛЭП 110 кВ или выше 19 (НЕСИММЕТРИЧНЫЙ ОДНОРОДНЫЙ УЧАСТОК ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ) (фиг. 2, 4), соединенный с трансформатором 8 (Т2), отличающийся от 14 (НЕСИММЕТРИЧНЫЙ ОДНОРОДНЫЙ УЧАСТОК ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ) тем, что передает электроэнергию только нагрузке 11 на фиг. 2, и тем, что работает в режиме передачи электроэнергии нагрузке на фиг. 4. Несимметричный однородный участок ЛЭП 110 кВ или выше 19 (НЕСИММЕТРИЧНЫЙ ОДНОРОДНЫЙ УЧАСТОК ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ) (фиг. 2, 4) включает в свой состав два линейных провода ЛЭП 20 (ДВУХПРОВОДНАЯ ЛЭП), выполненных из стандартного проводящего материала [3], и один линейный провод ЛЭП 17 (ОДНОПРОВОДНАЯ ЛЭП (СВЕРХПРОВОДНИК)), выполненный из сверхпроводящего материала, такого как указано в патентах RU 2341838 и RU 2390064.

Основным блоком работы алгоритма способа определения места несанкционированного подключения нагрузки к однородной трехфазной трехпроводной ЛЭП 6 (ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ) является процессор 3 (П) (фиг. 1, 2, 4), где выполняется анализ сведений о состоянии основных характеристик электрической энергии. Эти сведения в процессор 3 (П) поступают от устройств сопряжения 7 и 9 , в состав которых входят датчики напряжения и тока (трансформаторы напряжения и тока, а также делители напряжения и шунты переменного тока, спектроанализаторы).

Датчики 7 используются для сбора сведений о величинах токов и напряжений в конце двух линейных проводов ЛЭП 20 (ДВУХПРОВОДНАЯ ЛЭП) (фиг. 2, 4), выполненных из стандартного проводящего материала, а датчики 9 (фиг. 1, 2, 4) используются для сбора сведений о величинах токов и напряжений в конце одного линейного провода ЛЭП 17 (ОДНОПРОВОДНАЯ ЛЭП (СВЕРХПРОВОДНИК)) (фиг. 2, 4), выполненного из сверхпроводящего материала.

Аналого-цифровой преобразователь 2 (АЦП) (фиг. 1, 2, 4) позволяет сформированные в датчиках 7 и 9 аналоговые сигналы преобразовать в дискретные. Результаты действия описываемого алгоритма выводятся на показывающий или самопишущий прибор 5 (РО).

Цифроаналоговый преобразователь 4 (ЦАП) позволяет сформированные в виде дискретных сигналов в процессоре 3 (П) команды корректирующему органу 13 (КО) преобразовать в аналоговые. В данном случае в качестве корректирующего органа 13 (КО) используются трехфазные или однофазные устройства, генерирующие токи и напряжения промышленной частоты, такие как синхронные генераторы, малые или средние гидроэлектростанции, позволяющие изменять величину полного сопротивления нагрузки 11 путем воздействия на технологический процесс [патенты RU 2490767, RU 2488218, RU 2502176, RU 2502177, RU 2520578].

На фиг. 2 представлен алгоритм работы линии электрической передачи с нагрузкой неизвестной мощности, местонахождение которой неизвестно.

На фиг. 2 показано, что от трансформатора 1 (Т1) передается электроэнергия к однородной ЛЭП 6 (ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ) (фиг. 1, 2, 4), которая имеет в своем составе два несимметричных однородных участка 14 (НЕСИММЕТРИЧНЫЙ ОДНОРОДНЫЙ УЧАСТОК ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ) (фиг. 2, 4) и 19 (НЕСИММЕТРИЧНЫЙ ОДНОРОДНЫЙ УЧАСТОК ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ). По участку ЛЭП 14 (НЕСИММЕТРИЧНЫЙ ОДНОРОДНЫЙ УЧАСТОК ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ) (фиг. 2) передается электроэнергия нагрузке 18 (Z _H.) и нагрузке 11 ; а по участку ЛЭП 19 (НЕСИММЕТРИЧНЫЙ ОДНОРОДНЫЙ УЧАСТОК ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ) передается электроэнергия только нагрузке 11 .

На фиг. 3 показан один пролет участка линии электропередачи 19 (НЕСИММЕТРИЧНЫЙ ОДНОРОДНЫЙ УЧАСТОК ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ) (фиг. 2, 3). Здесь показаны два линейных провода ЛЭП 20 (ДВУХПРОВОДНАЯ ЛЭП), выполненных из стандартного проводящего материала, и один линейный провод ЛЭП 17 (ОДНОПРОВОДНАЯ ЛЭП (СВЕРХПРОВОДНИК)), выполненный из сверхпроводящего материала. Эти линейные провода 23 (фиг. 3) подвешены к опорам 21 через изоляторы 22, такие как ЛК-70/220-АЧ УХЛ1. Опора 21 расположена на земле 25 и заземлена при помощи заземлителя 24.

На фиг. 4 показан алгоритм определения расстояния до места подключения к участку линии электропередачи 19 (НЕСИММЕТРИЧНЫЙ ОДНОРОДНЫЙ УЧАСТОК ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ) (фиг. 2, 4) нагрузки 18 (Z _H.). На фиг. 4 отсутствует основная нагрузка 12 (Z _НАГР.) (фиг.1, 2). От корректирующего органа 13 (КО) (фиг. 4) через 10 (Т3), затем 8 (Т2), подается электроэнергия однородной ЛЭП 6 (ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ) (фиг. 1, 2, 4), которая имеет в своем составе два несимметричных однородных участка 14 (НЕСИММЕТРИЧНЫЙ ОДНОРОДНЫЙ УЧАСТОК ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ) (фиг.2,4) и 19 (НЕСИММЕТРИЧНЫЙ ОДНОРОДНЫЙ УЧАСТОК ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ), отличающиеся друг от друга тем, что по 19 (НЕСИММЕТРИЧНЫЙ ОДНОРОДНЫЙ УЧАСТОК ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ) на фиг. 4 передается электроэнергия нагрузке 18 (Z _H.), а участок 14 (НЕСИММЕТРИЧНЫЙ ОДНОРОДНЫЙ УЧАСТОК ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ) работает в режиме холостого хода. От устройств сопряжения 7 (фиг. 1, 2, 4) и 9 информация о величинах токов и напряжений поступает через 2 (АЦП) в процессор 3 (П).

На фиг. 5 представлен алгоритм работы процессора, определяющего расстояние до места несанкционированного подключения к линии электропередачи 6 (ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ) (фиг. 1, 2, 4) нагрузки 18 (Z _H.) (фиг. 2, 4).

На фиг. 5 показано, как информация о величинах действующих значений тока 26 и напряжения 27 от устройств сопряжения 9 (фиг. 1, 2, 4, 5) через 2 (АЦП) поступает в процессор 3 (П). Затем информация об этих величинах поступает в блок 18 (фиг. 2, 4, 5), где определяется величина сопротивления нагрузки, несанкционированно подключенной к ЛЭП 6 (ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ) (фиг. 1, 2, 4), и выводится на показывающий или самопишущий прибор 5 (РО).

Далее информация о величинах 26 (фиг. 5), 27 , 18 поступает в блок 35 (LEP3 v. 1.00), который иллюстрирует использование в предлагаемом способе специализированной программы для прогнозирования величин основных характеристик электрической энергии в линии электропередачи трехпроводного исполнения [4]. При помощи этой программы определяются комплексные значения действующих величин токов и напряжений, постоянные распространения волн электромагнитного поля по проводам ЛЭП, величины собственных и взаимных волновых сопротивлений.

В блоках 32 и 36 формируются произведения действующих токов и напряжений, определенных в месте, отстоящем от нагрузки 18 (Z _H.) (фиг. 2, 4) на расстояние, заданное оператором, и коэффициентов состояния. Начальная величина длины 38 (L) (фиг. 5) задается оператором в программе 35 (LEP3 v. 1.00) и может быть равной 20 (двадцати) километрам. Величины 32 , 36 характерны для согласованного участка линии электропередачи 19 (НЕСИММЕТРИЧНЫЙ ОДНОРОДНЫЙ УЧАСТОК ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ) (фиг. 4) с нагрузкой 18 (Z _H.). Токи (фиг. 5), напряжения и сопротивления на частоте основной гармоники для линейного провода А определяются следующим образом [5-7]:

;

;

,

где γ_1.50 - постоянная распространения первой (условно) пары волн электромагнитного поля; L - протяженность ЛЭП от места подключения нагрузки 18 , км; - комплексное значение действующей величины напряжения фазы А в месте подключения к нагрузке 18 , В; ; , - комплексные значения действующих величин фазных токов в месте подключения ЛЭП к нагрузке 18 , каждое из которых равно измеренной величине тока 26 , A; Z _сВ1.50, Z _cC1.50 - собственные волновые сопротивления, Ом; Z_сАВ1.50, Z_сСА1.50 - взаимные волновые сопротивления, Ом.

Произведения 32 и 36 для согласованной ЛЭП будут отличны от нуля, если коэффициенты состояния 42 (res3) и 44 (res5) будут иметь ненулевые значения.

Третий коэффициент состояния 42 (res3), равный единице, если величина волнового сопротивления 41 равна величине обобщенного сопротивления нагрузки 18 (Z _H.). Если величина 41 не равна величине 18 (Z _H.), то третий коэффициент состояния 42 (res3) оказывается равным нулю.

Пятый коэффициент состояния 44 (res5) равен единице, если прогнозируемая действующая величина фазного напряжения 43 в месте, отстоящем от нагрузки 18 (Z _H.) (фиг. 2, 4, 5) на расстояние, заданное оператором, на частоте основной гармоники равна величине действующего значения фазного напряжения 29 (фиг. 5). Если величина напряжения 43 не равна величине напряжения 29 , тогда пятый коэффициент состояния 44 (res5) приобретет нулевое значение.

Произведения 32 и 36 формируются через определенные интервалы времени (t=10), а именно:

t_{1.1_ВЫДАЧА_ЗНАЧЕНИЯ} = 10 сек., t_{2.1_ЗАДЕРЖКА_РАБОТЫ} = 5 сек.;

t_{3.1_ВЫДАЧА_ЗНАЧЕНИЯ} = 10 сек., t_{4.1_ЗАДЕРЖКА_РАБОТЫ} = 5 сек.; …,

где t_{1.1_ВЫДАЧА_ЗНАЧЕНИЯ} = 10 сек. - время выдачи значений (выдача через 10 секунд), сек; t_{2.1_ЗАДЕРЖКА_РАБОТЫ} = 5 сек. - время выдержки до следующего времени выдачи значения, равное 5 секундам, сек; t_{3.1_ВЫДАЧА_ЗНАЧЕНИЯ} = 10 сек. - время выдачи значений (выдача через 10 секунд), сек; t_{4.1_ЗАДЕРЖКА_РАБОТЫ} = 5 сек. - время выдержки до следующего времени выдачи значения, равное 5 секундам, сек.

Одновременно на фиг. 5 формируются прогнозируемые действующие величины тока 39 и напряжения 40 для несогласованного участка линии электропередачи 19 (НЕСИММЕТРИЧНЫЙ ОДНОРОДНЫЙ УЧАСТОК ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ) (фиг. 2, 4) в месте, отстоящем от нагрузки 18 (Z _H.) (фиг. 2, 4, 5) на расстояние, заданное оператором. Эти величины тока и напряжения (фиг. 5) на частоте основной гармоники для линейного провода А определяются следующим образом [2]:

где Z _cA1.50 - собственное волновое сопротивление линейного провода А, Ом; , - комплексные значения действующих величин фазных напряжений, соответственно линейных проводов В и С в месте подключения к нагрузке 18 , каждый численно равен значению фазного напряжения 27 , В.

Величины 39 (фиг. 5) и 40 для несогласованного участка ЛЭП 19 (НЕСИММЕТРИЧНЫЙ ОДНОРОДНЫЙ УЧАСТОК ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ) (фиг. 2, 4) будут отличны от нуля, если коэффициенты состояния 45 (res4) (фиг. 5) или 47 (res6) будут не равны нулю.

Для несогласованного однородного участка линии электропередачи 19 (НЕСИММЕТРИЧНЫЙ ОДНОРОДНЫЙ УЧАСТОК ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ) (фиг. 2, 4) с нагрузкой 18 (Z _H.) возможно равенство коэффициентов состояния 45 (res4) (фиг. 5) и 47 (res6) единице. Поэтому введен седьмой коэффициент состояния 46 (res7). Он равен единице, если величина четвертого коэффициента состояния 45 (res4) равна величине шестого коэффициента состояния 47 (res6). Это позволит из формул 39 и 40 получить реальные величины токов и напряжений, а не удвоенные. Если величины коэффициентов состояния 45 (res4) и 47 (res6) будут равны нулю, то седьмой коэффициент состояния 46 (res7) будет равен единице. В формулах 39 и 40 числители в этом случае будут равны нулю.

Четвертый коэффициент состояния 45 (res4) равен нулю, если величина волнового сопротивления 41 равна величине обобщенного сопротивления нагрузки 18 . Если же величина 41 не равна величине 18 , то четвертый коэффициент состояния 45 (res4) равен единице.

Шестой коэффициент состояния 47 (res6) равен нулю, если прогнозируемая действующая величина фазного напряжения 43 на частоте основной гармоники в месте, отстоящем от нагрузки 18 (Z_H.) (фиг. 2, 4, 5) на расстояние, заданное оператором, равна величине действующего значения фазного напряжения 29 (фиг. 5). Если величина фазного напряжения 43 не равна величине 29 , то шестой коэффициент состояния 47 (res6) равен единице.

Величины 39 и 40 формируются через определенные интервалы времени (t=12), а именно:

t_{1.2_ВЫДАЧА_ЗНАЧЕНИЯ} = 12 сек., t_{2.2_ЗАДЕРЖКА_РАБОТЫ} = 3 сек.;

t_{3.2_ВЫДАЧА_ЗНАЧЕНИЯ} = 12 сек., t_{4.2_ЗАДЕРЖКА_РАБОТЫ} = 3 сек.; …, где t_{1.2_ВЫДАЧА_ЗНАЧЕНИЯ} = 12 сек. - время выдачи значений (выдача через 12 секунд), сек; t_{2.2_ЗАДЕРЖКА_РАБОТЫ} = 3 сек. - время выдержки до следующего времени выдачи значения, равное 3 секундам, сек; t_{3.2_ВЫДАЧА_ЗНАЧЕНИЯ} = 12 сек. - время выдачи значений (выдача через 12 секунд), сек; t_{4.2_ЗАДЕРЖКА_РАБОТЫ} = 3 сек. - время выдержки до следующего времени выдачи значения, равное 3 секундам, сек.

В формулах для первых значений времени t_{1.1_ВЫДАЧА_ЗНАЧЕНИЯ} = 10 сек. и t_{1.2_ВЫДАЧА_ЗНАЧЕНИЯ} = 12 сек. начальное время принимается равным 0 (нулю) секунд (t₁=0 сек.).

Величины, формируемые в блоках 32 , 36 , 39 , 40 и 30 (cosφ), позволяют определять величину активной мощности 33 (Р_2.1).

Датчики 7 (фиг. 1, 2, 4, 5), установленные в конце двух линейных проводов ЛЭП 20 (ДВУХПРОВОДНАЯ ЛЭП) (фиг.2, 4) из стандартного проводящего материала, фиксируют в одном из линейных проводов действующие значения тока 28 (фиг. 5) и напряжения 29 . Затем на основании значений 28 , 29 и 30 (cosφ) определяется величина активной мощности 31 (Р₁).

Коэффициент мощности 30 (cosφ) измеряется при помощи приборов, таких как цифровой ваттметр РХ110, или измерителя качества напряжения питания FLUKE 43В, или устройства для измерения электрической мощности и энергии [патент RU 2138827] и т.д.

Затем на основании известных величин активных мощностей 31 (Р₁) и 33 (Р_2.1) определяется величина разницы активных мощностей 34 (Р₃=P₁-Р_2.1), которая сравнивается со значением 0,05 (ватт) (задано оператором, но может быть задано и любое другое число). В результате получают первый коэффициент состояния 37 (res1), который равен единице, когда величина разницы активных мощностей 34 (Р₃=Р₁-Р_2.1) больше или равна величине 0,05 (Ватт). Если же 34 (Р₃=Р₁-Р_2.1) меньше 0,05 (ватт), то первый коэффициент состояния 37 (res1) равен нулю.

Одновременно из специализированной программы для прогнозирования величин основных характеристик электрической энергии в линии электропередачи трехпроводного исполнения 35 (LEP3 v. 1.00) [4] поступает для сравнения информация о величине длины 38 (L) для ЛЭП, равной 20 (двадцать) километров (задается оператором, но может быть задано любое другое число), и сравнивается со значением 0 (нуль). В результате этого действия получают второй коэффициент состояния 48 (res2), который равен единице, когда величина длины 38 (L) больше величины 0 (нуля километров), а когда величина 38 (L) меньше или равна 0 (нулю километров), то второй коэффициент состояния 48 (res2) равен нулю. Затем при помощи величин 38 (L) и 48 (res2) определяется величина длины для ЛЭП 49(L1=L-res2).

Затем на основании значения первого коэффициента состояния 37 (res2) и величины длины ЛЭП 49 (L1=L·res2) определяется величина длины 38 (L=(L1·res1)+(1·res1)) ЛЭП, увеличенная на один километр, если величина длины ЛЭП 49 (L1=L·res2) отлична от 0 (нуля). Информация о величине длины 38 (L=(L1·res1)+(1·res1)) ЛЭП затем поступает в блок 35 (LEP3 v.1.00). Если величина длины ЛЭП 49 (L1=L·res2) равна 0 (нулю), а величина 37 (res1) равна единице, то величина длины 38 (L=(L1·res1)+(1·res1)) равна одному километру. А если и величина 37 (res1) равна нулю, то величина длины 38 (L=(L1·res1)+(1·res1)) равна 0 (нулю).

Алгоритм работает до того момента, пока разница активных мощностей 34 (Р₃=Р₁-Р_2.1) не будет менее 0,05 Ватт (задано оператором, но может быть задано любое другое число). Тогда последнее значение длины 38 (L) для несимметричного однородного участка ЛЭП 110 кВ или выше 19 (НЕСИММЕТРИЧНЫЙ ОДНОРОДНЫЙ УЧАСТОК ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ) (фиг. 2, 4), отличное от 0 (нуля), указывает на место нахождения нагрузки 18 (Z _H.).

Так определяется протяженность линии электрической передачи от ее конца до нагрузки 18 (Z _H.) (фиг. 2, 4, 5).

Информация о величинах 18 (фиг. 5), 33 (Р_2.1), 31 (Р₁), 38 (L) и 49 (L1=L·res2) выводится на показывающий или самопишущий прибор 5 (РО) (фиг. 1, 2, 4).

Источники информации

1. Дьяконов, В. Рефлектометрия и импульсные рефлектометры/ В. Дьяконов // Компоненты и технологии - 2012 - №1. - С. 164-172.

2. Большанин, Г.А. Распределение электрической энергии пониженного качества по участкам электроэнергетических систем. В 2 кн. Кн. 1 / Г.А. Большанин - Братск: БрГУ, 2006 - 807 с.

3. Правила устройства электроустановок / Министерство энергетики Р.Ф. - 7-е изд. - М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2003. - 160 с. - ил.

4. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2010611988 “Расчет параметров трехфазной трехпроводной неизолированной линии электропередачи (LEP3 v. 1.00)”.

5. Козлов, В.А. Согласование трехпроводной одноцепной высоковольтной линии электропередачи с нагрузкой / В.А. Козлов, Г.А. Большанин // Труды Братского государственного университета: Серия: Естественные и инженерные науки: в 2 т. Т. 2. - Братск: Изд-во БрГУ, 2013. - С. 19-23.

6. Козлов, В.А. Согласованный режим работы однородной трехпроводной линии электропередачи / В.А. Козлов, Г.А. Большанин // Системы. Методы. Технологии - 2011.- №4 - С. 70-76.

7. Козлов, В.А. Условия согласованного режима работы несимметричной однородной трехпроводной высоковольтной линии электропередачи 220 кВ / В.А. Козлов, Г.А. Большанин // Труды Братского государственного университета: Сер.: Естественные и инженерные науки - развитию регионов Сибири: в 2 т. - Братск: Изд-во БрГУ, 2011. - С. 51-54.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для определения места несанкционированного подключения нагрузки к однородной линии электропередачи. По проводам линии электрической передачи, выполненным из обычного материала, токи и напряжения промышленной частоты распределяются по всей ее длине по нелинейным законам. Место подключения нагрузки неизвестной мощности к трехпроводной линии электрической передачи, состоящей из двух линейных проводов, выполненных из стандартного материала и одного линейного провода, выполненного из сверхпроводящего материала, определяется в результате измерения активной мощности несанкционированно подключенной нагрузки в конце линейного провода, выполненного из сверхпроводящего материала. По величине измеренной активной мощности несанкционированно подключенной нагрузки определяется протяженность от конца линии электропередачи до места подключения нагрузки. Данные о напряжениях, токах и активной мощности в линии электропередачи получают через устройства сопряжения или датчики, выполненные в виде трансформаторов напряжения и тока или в виде делителей напряжения и шунтов переменного тока. В результате обработки данных в процессоре формируется величина протяженности участка линии электропередачи до места, где подключена нагрузка. Технический результат заключается в повышении оперативности определения места несанкционированно подключения нагрузки к ЛЭП. 5 ил.

Способ определения места несанкционированного подключения нагрузки к линии электропередачи, заключающийся в том, что исходная информация о величинах активной мощности в конце однородной линии электропередачи трехпроводного исполнения, имеющей в своем составе два провода, выполненных из стандартного материала, и один провод, выполненный из сверхпроводящего материала, через устройства сопряжения поступает в процессор, отличающийся тем, что в процессор поступает информация о величинах токов, напряжений и активных мощностей, измеренных в конце однородной несимметричной линии электропередачи от двух стандартных линейных проводов и от одного линейного провода, выполненного из сверхпроводящего материала, при отключении основной нагрузки и источника электроэнергии, расположенного в начале линии электропередачи, и подключении корректирующего органа в конце линии электропередачи, в качестве которого используются трехфазные или однофазные устройства, генерирующие токи и напряжения промышленной частоты, такие как синхронные генераторы, малые или средние гидроэлектростанции, в стандартных линейных проводах токи и напряжения распределяются по всей длине линии электропередачи по нелинейным законам, величины тока, напряжения и активной мощности, измеренные в сверхпроводящем линейном проводе, позволяют прогнозировать по заданным первичным параметрам стандартных линейных проводов, величины тока, напряжения, активной мощности согласованной линии электрической передачи с нагрузкой, величина волнового сопротивления линии электрической передачи протяженностью 20 (двадцать) километров (протяженность задает оператор в специализированной программе) сравнивается с величиной обобщенного сопротивления несанкционированно подключенной нагрузки и сравнивается прогнозируемая величина напряжения в конце согласованной линии электрической передачи, протяженность которой задается величиной 20 (двадцать) километров, выполненной из стандартного провода, с величиной напряжения, измеренной в конце стандартных проводов линии электропередачи, затем, если равенства соблюдаются, определяется активная мощность, передаваемая по стандартным проводам согласованной линии электропередачи, если же равенства не соблюдаются, то определяется величина активной мощности, передаваемая по стандартным проводам несогласованной линии электропередачи, затем полученная величина активной мощности сравнивается с величиной косвенно измеренной активной мощности стандартных проводов в конце линии электропередачи, если разница активных мощностей не менее 0,05 ватт (величину задает оператор), то протяженность линии электрической передачи увеличивается на 1 (один) километр, и алгоритм повторяется до тех пор, пока величина разницы активных мощностей не станет меньше 0,05 ватт, последнее значение длины линии электрической передачи определяет место несанкционированного подключения нагрузки.